Не имея собственных детей, П.И. Репнин предназначал Воронцово и все другие имения своему двоюродному брату, князю Ивану Ивановичу Лобанову-Ростовско-му (1731-1791), и его семейству. Однако завещание П.И. Репнина, вступившее в силу в 1778 г., показалось "сумнительным" Екатерине II, которая повелела провести расследование, затянувшееся на несколько лет. Юстиц-коллегия решила спор о наследстве в пользу его другого двоюродного брата - князя Николая Васильевича Репнина (1734-1801). Он, оставив за собой Воронцово как родовую вотчину, тем не менее счел нужным отдать все остальное И.И. Лобанову-Ростовскому. Биограф Н.В. Репнина Д.Н. Бантыш-Каменский увидел в этом "доказательство его необыкновенной щедрости и величия души".

Новый владелец Воронцова был известным военачальником и дипломатом. В юности он долго жил за границей и, по отзыву одного современника, получил "дельное немецкое воспитание". Во время первой турецкой войны Н.В. Репнин, командуя отдельным корпусом в Молдавии и Валахии, воспрепятствовал переправе через реку Прут 36-тысячного войска турок и татар; затем отличился в сражениях при Ларге и Кагуле и овладел Измаилом и Килией, а впоследствии участвовал во взятии Силистрии.

При Н.В. Репнине Воронцово было реконструировано. А.Н. Греч называет эту усадьбу "прекрасно устроенной и украшенной". С определенной долей уверенности можно говорить о сооружении нового господского дома, очевидно, поставленного на месте предыдущего, или о его капитальной реконструкции. Дом был отделан известным в Москве художником-декоратором итальянцем Ванзини. Представление о стиле художника дают "орнаментальные мотивы в духе классического искусства", выполненные в Останкине под его руководством местными мастерами. Можно предположить, что архитектура деревянного двухэтажного господского дома соответствовала росписям Ванзини, то есть была не барочной, а классицистической. Именно в этом духе выполнены корпуса служб (первоначально флигели), поставленные слева и справа от него.

Другие сооружения Воронцова времен Н.В. Репнина - "готический" ансамбль въезда и несохранившийся Китайский домик, само название которого свидетельствует о его архитектурном стиле. В "китайском вкусе" была отделана другая загородная усадьба Н.В. Репнина, находившаяся тогда на 17-й версте от Петербурга. Вот ее описание: "Два Китайские дома соединены между собой длинною покрытою колоннадою. Главное строение имеет множество малых комнат с "китайскими" обоями, картинами, коврами, стульями, постелями для отдохновения, фарфором, идолами, куклами. Меньший дом расположен для "китайского" домоводства, содержит кухню, печи, столовый прибор, людские покои". Возможно, и в Воронцове при Н.В. Репнине увлечение "китайщиной" не ограничилось одним домиком, а отразилось на убранстве и архитектуре других зданий и сооружений, в том числе господского дома, а отсюда могло попасть и в соседние Черемушки, с владельцами которого Н.В. Репнин был достаточно коротко знаком и даже породнился.

По-видимому, воронцовский Китайский домик использовался как жилой флигель. Одно время здесь жил один из его близких друзей и сподвижников дипломат Яков Иванович Булгаков (1743-1809). Вместе с ним в Воронцове жили его "воспитанники", то есть внебрачные сыновья - Александр (1781-1863) и Константин (1782-1835), впоследствии получившие фамилию Булгаковых. В пушкинскую эпоху оба они были почт-директорами в Москве и Петербурге.

Н.В. Репнин провел в Воронцове зиму после окончании второй турецкой войны в 1791 г. Его связь с масонами выяснилась после ареста издателя Н.И. Новикова. Хотя лично с ним Н.В. Репнин дела не имел, но этого оказалось достаточно, чтобы утратить былое расположение императрицы. Поэтому она отправила князя в почетную ссылку, назначив на пост Рижского и Ревельского генерал-губернатора. Пробыв год на этом посту, Н.В. Репнин решил, что вполне может обойтись без подмосковного имения и в этой ситуации ему лучше иметь дом в Петербурге. Поэтому он в ноябре 1793 г. через княгиню Е.Р. Дашкову предложил ее брату, графу А.Р. Воронцову, обменять дом на Фонтанке на Воронцово. Однако даже если осмотр помещений состоялся, то не имел никаких последствий. Оба вельможи остались при прежних владениях.

Впоследствии Павел I произвел Н.В. Репнина в генерал-фельдмаршалы и подарил ему шесть тысяч крепостных, но карьера князя уже была близка к завершению. После неудачного посольства в Пруссию в 1798 г. Н.В. Репнин вернулся в Москву, где провел последние годы жизни, часто посещая Воронцово, куда время от времени приезжали его родственники и друзья.

Н.В. Репнин скончался 12 мая 1801 г. в своем Воронцове. Его бывший адъютант Ф.П. Лубяновский со слов очевидцев вспоминал, что перед этим: "случился пожар в соседней деревне; он [Н.В. Репнин. - М.К.] стоял на балконе с открытою головою, пока не поехали от него на помощь люди и трубы; ушел к себе в обычный час, на другой день вышел в парк и там, ходя обыкновенным, бодрым своим шагом, вдруг зашатался, не мог идти, оперся на внука и на садовника; поданы кресла . Медицинские пособия с первого приступа оказались недействительны, говорил мало, скоро совсем не мог говорить; несколько часов еще дышал и в тот же день скончался".

Узнав о смерти Н.В. Репнина, вдовствующая императрица Мария Федоровна повелела его дочери княгине Александре Николаевне Волконской (1756-1834) как можно быстрее прибыть с семейством в Петербург. Из-за этого завещание князя было вскрыто не через шесть недель после его кончины, а сразу перед ее отъездом. Оказалось, что Воронцово предназначено не А.Н. Волконской, а ее младшей сестре Дарье Николаевне Репниной, которой было завещано "замуж не выходить, жить при сестре и жить дружно". Это на первый взгляд странное требование было обусловлено тем, что Дарья Репнина была горбата с детства и по тем меркам уже немолода, поэтому фельдмаршал боялся, что искатели ее руки польстятся только на состояние. Впрочем, запрет не помог. Дарья Репнина довольно скоро вышла замуж за отставного полковника барона Августа Карловича фон Каленберга (?-1880). Возможно, поэтому сестры нарушили еще одну волю Н.В. Репнина, по-своему переделив наследство. Владелицей Воронцова стала княгиня Александра Николаевна. А в результате вояжа в Петербург ее старший сын князь Николай Григорьевич Волконский получил фамилию Репнин, присвоенную ему царским указом в память заслуг деда.

Генеалоги называют внука фельдмаршала "князем Репниным-Волконским". Хотя ни сам Н.В. Репнин, ни кто-либо из его детей никогда не пользовался такой двойной фамилией. "Я дорожу, чтобы отца моего называли Репниным без прибавления Волконского; он так подписывался и имел гербовую печать Репниных", - гордо утверждала его дочь княжна Варвара Николаевна Репнина (1809-1891), впоследствии автор любопытных воспоминаний о Н.В. Гоголе.

По свидетельству Я.И. Булгакова, периодически посещавшего Воронцово в 1801-1806 гг., а может быть, и в более позднее время, А.Н. Волконская, став владелицей Воронцова, сдавала усадьбу под дачи семьям московской знати, не желавшей уезжать далеко от города. Поэтому в теплое время года Воронцово превращалось в один из первых "дачных поселков", в котором жили Депрерадовичи, Корсаковы, Мятлевы, Спичинские и др. Возможно, с этим связано устройство в 1806-1807 гг. в Воронцове небольшой церкви Святой Живоначальной Троицы, под которую был использован парковый павильон. Это событие дало усадьбе еще одно название - Троицкое.